大气污染与控制课件

概论

第一章概论空气的重要意义：人是完全靠空气生存的，成年人平均每天约需１Kg粮食和2Kg水，但对空气的需求就大得多，每天约13.6Kg（合10m3）。若三者都断绝供应，引起死亡的首先是空气，要是空气中混进有毒害的物质，则毒物随空气不断地被吸入肺部，通过血液遍布全身，对人体健康直接产生危害。大气污染对人的影响不同于土壤和水的污染，它不仅时间长且范围广（较多是地域性的，也有全球性的）。地球上发生的八大“公害事件”，其中五起是因大气污染造成的。当然，空气污染的原因不只是人类的活动，还有像森林、火灾和火山爆发一类的天然事件。不过后者通常在空气污染中起次要作用。本章仅讨论有关认为污染方面的问题，并简略介绍一些控制污染的技术措施。§1-1大气圈的构成及大气组成大气圈随地球引力而转的大气层叫大气圈。大气圈的最外层的界限是很难确切划分的，但大气也不能认为是无限的。在地球场内受引力而旋转的气层高度可达10¸000Km。有的学者就以10¸000Km作为大气圈的最外层。一般情况下认为，从地球表面到1¸000~1¸400Km的气层作为大气圈的厚度，超出1¸400Km以外气体非常稀薄，就是宇宙空间了。大气圈中的空气分布是不均匀的，海平面上的空气最稠密。在近地层的大气层里，气体的密度随高度的上升而迅速的变稀。但是在400~1¸400Km大气层里空气是渐渐变稀薄的。大气圈的总质量约为6000万亿吨，约为地球质量的百万分之一。A.大气的构造：

根据大气圈中大气组成状况及大气在垂直高度上的温度变化，划分大气圈层的结构如下：B．大气层的特点：对流层：１）相对于整个大气圈厚度而言很薄，按最厚处计，占总厚度的６－9%,其质量占总质量的75%。在这一层中除了有纯净的干空气以外，还含有一定量的水蒸气，适度的湿度度对人和动植物的生存起到重要的作用。２）一般情况下，温度自地表面向高空递减，0.65℃/上升100米。在对流层中，由于太阳的辐射以及下垫面特性和大气环流的影响，使得在该层中出现极其复杂的自然现象，有时形成易于扩散的气象特征，有时形成对生态系统产生危害的逆温气象条件，雨、雪、霜、雾、雷电等自然现象也都出现在这一层。３）大气有较强的对流运动，大气污染也主要发生在这一层，特别是在靠近地面1-2Km的近地层更易造成污染。近地层大气污染物的扩散能力主要取决于当时的气象条件。４）温度、湿度等各气象要素水平分布不均匀。平流层：１）在这一层里气体的温度先随高度上升有缓慢的增加[在30-35Km处，T=-55℃]，然后上升（气温）较快。这是因为在该层中的臭氧强烈吸收太阳紫外线所致。２）几乎不存在水蒸汽和尘埃，一般处于平流运动。３）大气很干燥，没有云、雨等现象，是飞机理想的飞行区域。中间层：气温随高度增加迅速降低，有强烈的垂直对流运动。电离层：气温随高度增加迅速上升，空气处于高度电离状态，发电报是靠这层反射回来。散逸层：气体温度很低，气体粒子能克服地球引力而逸向星际空间。星际空间内每m3空间有数十个离子存在。研究重点：对流层，平流层2.大气组成大气的定义:大气（空气）从自然科学角度来看，空气和大气常常作为同义词，二者没有实质性的差别。按国际标准化组织（ISO）给大气和空气下的定义：大气是指地球环境周围所有空气的总和。环境空气是指暴露在人群、植物、动物和建筑物之外的室外空气。但在研究近地层的空气污染规律及对空气质量进行评价时，为便于说明问题，有时两个名词分别使用。一般对于居住在室内或特指某个地方（如车间、厂区等）供动植物生存的气体习惯上称为空气。在大气物理、大气气象、自然地理以及环境科学研究中，常常是以大区域或全球性的气流作为研究对象，因此，就常用大气一词。大气的组成大气是一个多种气体的混合物，由混合气体、水气和悬浮微粒组成，可分为：恒定组分：O2(20.95%)、N2(78.09%)、氩（0.93%）、惰性气体。上述组分的比例在地球表面上任何地方几乎是可以看作不变的。表1-1，P1

干洁空气的组成。可变组分：CO2、水蒸汽、O3这些组分在大气中的含量是随季节、气象的变化以及人们的生产、生活活动的影响而发生变化。不定组分:

第一环境问题引起的：由自然界的火山爆发、森林火灾、海啸、地震等暂时性灾难所引起的。污染物有尘埃、S、H2S、SOx、NOx等。第二环境问题引起的。§1-2大气污染1.大气污染的含义：国家标准组织定义（ISO）定义：指自然界中局部的职能变化和人类的生产和生活活动改变大气圈中某些原有成分和向大气中排放有毒害物质，以致使大气质量恶化，影响原来有利的生态平衡体系，严重威胁着人体健康和正常工农业生产，以及对建筑物和设备财产等的损坏.2.大气污染源的分类

有四种分类法按污染源存在形式：固定污染源、移动污染源；按污染源排放方式：高架源、面源、线源；按污染源排放时间：连续源、间断源、瞬时源；按污染源产生类型：工业污染源、家庭炉灶、汽车排气。进行大气质量评价适宜用第一种分法，研究扩散适宜用第二种分法，分析污染物排放时间规律适宜用第三种分法，解决污染物，控制污染物适宜用第四种分法。3．一次污染物和二次污染物一次污染物：指直接从各类污染源排出的物质。可分为：非反应物质，其性质较稳定；反应性物质，性质不稳定，在大气中常与某些其它物质产生化学反应或作为催化剂促进其它污染物产生化学反应。二次污染物：反应性的二次污染物与大气中的其它组分反应形成的物质。如二次污染物硫酸烟雾（又称硫酸气溶胶）形成过程。往往二次污染物比一次污染物的危害大得多。往往二次污染物比一次污染物的危害大得多。往往二次污染物比一次污染物的危害大得多。4．主要大气污染物按其存在状态可概括为气溶胶状污染物和气态状污染物。（1）气溶胶状污染物（2）气态状污染物(1)气溶胶状污染物分类：气溶胶中0.1—1μm微粒烟0.1—1μm降尘（>10μm）尘10—100μm飘尘（<10μm）雾1—10μmTSP<100μm的颗粒危害：①引起呼吸道疾病；②致癌作用；③造成烟雾事件（硫酸等，SO2之所以在大气中造成危害是由于大气中微尘带有一些Mn2+、Fe2+等催化剂使

（2）气态状污染物常见的有：CO、NOx、HC化合物、SOx、微粒、光化学烟雾等粉尘（钢铁厂、冶炼厂、水泥厂、建筑材料厂等）；硫化物（民用炉、热点站、金属冶炼、硫酸厂）；氮化物（硝酸厂、氮肥厂、炸药厂）；氧化物（CO、CO2）；卤化物（氟化物、氯化物、制碱厂）；有机物质的污染。1）CO占总污染量的30%主要来源：汽车排气占50%危害：与血红蛋白结合危害人体，排量多会使空气中O2量降低。

2）NOx、NO、NO2

本身含氮变成游离氮原子和氧作用（燃料NO）来源：①石化燃料的燃烧高温下，大气中的氮和氧结合（热解NO）

NOx生成量与燃烧温度有关

②各种工业过程（硝酸厂、氮肥厂、炸药厂等）危害：①光化学烟雾的主要成分；

②对动植物体有强的腐蚀性。

3）碳氢化合物（HC）来源：燃料燃烧不完全排放HC化合物，汽车尾气中有10%HC化合物。美国70年统计，在总HC尾气中，汽车排气占48%。危害：光化学烟雾的主要成分。4）硫氧化物来源：①燃料燃烧；

②有色金属冶炼；

③民用燃烧炉灶。

SO2浓度：3.5%以上高浓度烟气

3.5%以下低浓度烟气危害：①产生酸雨；②腐蚀生物的机体；③产生化学烟雾。硫酸烟雾的代表事件：伦敦烟雾事件

6）其他有害物质（石棉、铍、汞）

7）光化学烟雾光化学烟雾早在1946年最早在洛杉矶发现，故又叫“洛杉矶烟雾”。这种烟雾经常发生在夏季和早秋季节，每次事件给人造成很大的灾难。大气中的一次污染物如汽车、工厂等排放的燃烧生成物和未燃烧物质经过太阳光的照射，各种污染物之间发生反应形成二次污染物——烟雾，被称为光化学烟雾。§1~3大气污染的危害大气污染物侵入人体途径：①表面接触；②食入含有大气污染物的食物；③吸入被污染的空气。危害：

①人体健康危害

②对植物的危害：叶萎缩、枯烂、吸入到果实中。

③局部气候的影响

④对金属制品、油漆、涂料、建筑、古物等的危害（重庆长江大桥的桥梁）

⑤对臭氧层的破坏§1~4大气污染与气象的关系大气污染可看作是污染源所排放出的污染物和对污染物起着扩散稀释作用的大气，以及承受污染的物体三者相互关联所产生的一种效应。一个地区的大气污染情况是与该地区的污染源所排放出的污染物总量有关的。这个总量是不因气象条件的影响而发生变化的。但是，排放出的污染物的浓度在时空分布上却是受到气象条件的控制。由于气象条件的不同，污染物作用于承受者的污染程度也就不一样。近几十年来，世界上发生了多次大气污染事件，每次污染事件都是在一定地形和一定气象条件下发生的。§1-5．大气污染防治途径一.要搞好大气污染的防治，必须掌握大气环境污染的特征。（1）我国大气环境的特征：普遍受到尘、SO2为主的烟煤型污染；在大城市或特大城市要注意NOX的污染来源：主要是汽车；酸雨；局部地区的污染：如氧化物：包头、抚顺、昆明等；铅：沈阳、广州、长春、上海等。（2）大气污染的特征：污染物微量（百万分之一计算），浓度用ppm.mg/m3计算；污染物量变化（风经常影响其浓度）；污染物质变化（如NOX和有机物在光的作用下会产生O3、甲醛（PAN）3等。二.大气污染防治技术（1）颗粒状污染物除尘净化技术，包括：重力沉降；旋风除尘；袋式除尘；过滤法；湿式除尘；静电除尘等。

（2）气态污染物的净化吸收法；吸附法；催化氧化；催化还原；生物净化；电子束照射；燃烧法；冷凝法；膜分离技术等。三．大气污染的控制途径控制污染源，改革工艺，合理的工业布局优化、改善能源结构积极采用清洁生产工艺控制污染源之后的排放的污染物，应用各种各样的治理技术可持续发展，走综合防治的途径，综合防治的含义：从全局出发，综合考虑生产生活等方面的诸因素，围绕经济社会发展目标，运用多科学、多途径、多种手段进行防治，达到经济效益和环境效益的统一。综合防治的基本原则1）防与治相结合，以防为主。2）回收资源与净化处理相结合，以回收资源为主3）企业治理与区域治理相结合4）人工净化与自然净化相结合§1-6大气环境质量控制标准

大气环境质量标准按其用途分为：大气环境质量标准、大气污染物排放标准、大气污染控制技术标准及大气污染警报标准等。按其适用范围分为国家标准、地方标准和行业标准。大气环境质量标准大气污染物排放标准石家庄市污染现状及防治对策1.市区大气环境的基本情况

2001年数据:石家庄市二类区大气环境TSP.SO2.NOX达标天数百分率分别为30%.59%.98%.三类区大气环境TSP.SO2.NOX达标天数百分率分别为66%.79%.94%.2.影响市区大气环境质量的因素自然因素人为因素自然因素1.大区域环境对市区空气质量的影响2.市区周边环境对市区空气质量的影响3.气候因素对空气质量的影响逆温天气频率高气候干旱少雨人为因素1.热岛效应2.燃煤带来的污染3.燃烧设施及污染物排放情况4.靠燃煤供应能源的企业与居民区.生产区.商业区的分布混杂5.能源结构不合理6.机动车尾气排放7.城市环境基础设施欠账较多8.城市生活对空气质量的影响

气态污染物的催化净化催化转化：是指废气通过催化剂床层的催化反应，是其中的污染物转化为无害或易于处理与回收利用物质的净化方法。优点：①

对不同浓度的污染物具有很高转化率；②污染物与主气流不需要分离，避免了可能产生的第二次污染；③

操作过程简化。缺点：催化剂较贵，且废气预热需耗一定能量，这样使净化处理的费用增加。第一节催化作用和催化剂一、催化作用１．概念：化学反应速度因加入某种物质而改变，而被加入物质的数量和性质，在反应终止时不变的作用称为催化作用２．机理：通过加入催化剂，改变了反应历程，降低了反应物活化能，从而达到加快反应速度的目的。3.两个显著的特征：1）

催化剂能加速反应速度（正、逆）而不能使平衡移动；2）

催化作用具有特殊的选择性。二.催化剂（一）

组成主活性组分：催化剂主体，可单独作为催化剂；

助催化剂：（1）本身无活性(2)具有提高活性组分活性的作用；

载体：起支撑活性组分的作用，使催化剂具有合适形状与粒度，从而有大的比表面积，增大催化剂活性，节约活性组分用量，并有传热、稀释和增强机械强度作用，可增加延长催化剂使用寿命。（二）

催化剂的性能主要指：其活性、选择性和稳定性1．活性衡量催化剂效能大小的标准。

公式表示为：

式中：A--------催化剂活性，

kg/(h.g)；W--------产品质量，

kg；t----------反应时间，

h；WR-------催化剂质量，

g。

工业中，常把产品量换算为转化率X表示

2．催化剂的选择性选择性是指若化学反应在热力学上有几个反应方向时，一种催化剂在一定条件下只对其中的一个反应起加速作用的特征，表示为：

活性与选择性是催化剂本身最基本的性能指标，是选择和控制反应参数的基本依据，二者均可度量催化剂加速化学反应速度的效果，但反映问题的角度不同。活性--------催化剂对提高产品产量的作用；选择性-----表示催化剂对提高原料利用率的作用；3．催化剂的稳定性

定义：催化剂在化学反应过程中保持活性的能力。

包括：（1）热稳定性；（2）机械稳定性：（3）抗毒稳定性。

影响催化剂寿命的因素主要有：催化剂的老化和中毒。

催化剂的老化：是指催化剂在正常工作条件逐步失去活性过程。催化剂的中毒：是指反应物中少量杂质使催化活性迅速下降的现象。

第二节气固催化反应动力学

一．气固催化反应过程气固催化反应一般经历如下五个步骤：①外扩散过程：反应物从气相主体到催化剂外表面；②内扩散过程：催化剂外表面到微孔内颗粒内表面吸附反应；③化学动力学控制过程：颗粒内表面吸附反应产物离开内表面；④内扩散：产物微孔到外表面；⑤外扩散：外表面到气相主体

吸附过程：反应物在催化及表面上被吸附；

表面过程：吸附的反应物在催化剂表面上发生化学反应（表面反应过程）；脱附过程：反应产物从催化剂表面上脱附下来。上述几步速度最慢（阻力最大）者决定整个过程的总反应浓度，这一步称为控制步骤

二．气固催化反应动力学方程式：1.表面化学反应速率方程式（吸附表面反应及脱附）

2.受内扩散影响的反应速率方程

3.外扩散控制的速率方程

4.气固反应总速率方程

第三节

气固催化反应器及设计一．气固催化反应器类型与选择固定床反应器优点：催化剂不易磨损，使用寿命长；反应气体与催化剂接触紧密，转化率高等。缺点：床层轴向温度不均匀。分类:（1）绝热式：

a.单段式;b.多段式;c.列管式;d.径向式。（2）换热式。（二）气固反应器的选择

一般原则：1１．根据催化剂反应热的大小及催化剂的活性温度范围，选择合适的结构类型，保证床层温度控制在许可的范围内。２．床层阻力应尽可能的小.３．在满足温度条件下，应尽量使催化剂装填系数大，以提高设备利用率，４．反应器应结构简单，便于操作，且造价低廉，安全可靠。二、固定床反应器的计算（一）流体在反应器内的流动模型目前有两种理论模型：①

活塞流反应器特点：所有粒子通过反应器的时间完全相同。②

理想混合反应器特点：反应器出口的物料浓度与反应器内完全相同。如流化床反应器、连续釜反应器――――理想混合型；固定床反应器（尤其径高比大的）―――活塞流型（二）固定反应器的计算计算方法：①经验法；②数学模型法

１．经验法利用实验或工厂现有装置所得的经验参数(Vsp,t等)来设计新的反应器的一种方法。优点：计算简便，设计可靠，应用广泛；不足之处：要求设计条件与原生产工艺条件或中间试验条件尽量保持一致。因此，不宜高倍数放大，且要求中间试验条件要有足够的试生产规模，否则将导致大的误差。⑴空间速度：单位时间内单位体积催化剂能处理的反应混合气体的体积量，即：

⑴

Qn0---标况下反应气体初始体积流量，m3/h;VR----催化床层体积，

m3Vsp---空间速度;

h-1意义：

Vsp越大，通过单位体积催化剂的混合物量越多，生产强度愈大。⑵接触时间：反应物通过床层的时间。若在标况下计算接触时间，即标准接触时间：

⑶⑶催化体积用量：

⑷催化床层高

其中

（空隙率）

ρs,ρp----------催化堆积密度与颗粒密度，

Kg/m32．数学模型（介绍）产生发展于20世纪60年代反应动力学方程物料流动方程物料衡算方程热量衡算方程

四个方程联立求解，从而求出指定条件下达到规定转化率所需催化剂体积等参数值。固定床压力降欧根等温流动阻力公式式中：△P------床层压力降，Pa；L---------床高，

m；ρ--------气体密度，kg/m3；u0--------空床速度，m/s；ε-------床层空隙率，%；ds-------颗粒的体积表面积平均直径，m；μ-------气体粘度，Pa*s。第四节气态污染物的催化净化工艺一．催化净化法的一般工艺催化法治理废气的一般工艺过程包括：（1)废气预处理去除催化剂毒物级固体颗粒物（避免催化剂中毒）；（2)废气预热到要求的反应温度（如选择性催化还原去除NOX废气的预热温度须达200~220OC以上）；（3）催化反应；（4）废热和副产品的回收利用等。一．几种主要污染物的催化净化（一）SO2气体的催化净化

（二）NOX的催化净化

１．该法是利用不同还原剂，在一定的温度和催化剂作用下，将NOX还原为无害的N2和H2O。２．按还原剂是否与空气中的O2发生反应分为非选择性还原和选择性还原（用氨作还原剂对含NOX的气体进行催化还原处理，使氨能有选择的和气体中的NOX进行反应，而不和氧反应。（三）汽车尾气的催化净化

（二）NOX的催化净化

１．

该法是利用不同还原剂，在一定的温度和催化剂作用下，将NOX还原为无害的N2和H2O。

２．按还原剂是否与空气中的O2发生反应分为非选择性还原和选择性还原（用氨作还原剂对含NOX的气体进行催化还原处理，使氨能有选择的和气体中的NOX进行反应，而不和氧反应)。非选择性催化还原法还原剂:

H2、CH4、合成氨释放气反应特点:反应分两步进行1）脱色反应：2)脱除反应(慢)常用催化剂:Pt或Pd常以0.5%的Pt或Pd载于氧化铝载体上。优缺点：1）燃量消耗量大（耗用于比NOX含量高得多的O2）；

2)产生大量热，须增设废热锅炉来降低反应气体温度，同时回收废热。3）需贵金属作催化剂。4）投资大。选择性催化还原法

还原剂:NH3（常用）

、H2S、CO反应特点:：使氨能有选择的和气体中的NOX进行反应，而不和氧反应。常用催化剂:1)贵金属2)非贵金属的氧化物或盐类Cu、Cr、Fe、V、Mn优点：1）

还原剂基本上不与氧反应，避免了无谓消耗，同时大大减小了反应热，催化床温度变化小易于控制，采用一段流程即可；2）

催化剂易得，选择余地大；3）

还原剂NH3相对易得，起燃温度低反应热低，床温通常低于3000C,有利于延长催化剂寿命和降低反应器对材料要求。重点：第二节粉尘的粒径和粒径分布

众径、中位径、stokes径、频率分布、筛上频度分布、筛下累计分布。第三节粉尘的物理性质粉尘的真密度、堆积密度。第四节除尘装置的性能

除尘效率（总效率、分级效率）

§4-1概述

空气污染物的性质和存在状态不同，其净化机理、方法及所选用的装置也各不相同。空气污染物分为气溶胶（颗粒物）污染物和气态污染物。以后各章将介绍颗粒物的处理方法。气溶胶（AEROPAL）是非均相污染物，主要污染物是分散于气体介质中的颗粒物（固体、液体），可用除尘技术把粒状物从气体介质中分离出来，分离方法一般采用物理法。依据：气、固、液体粒子在物理性质上的差异将其分离。机械法：利用重力、惯性力、离心力分离。过滤介质分离：利用粒子的尺寸、重量较气体分子大分离。湿式洗涤分离法：利用粒子易被水润湿，凝拼增大而被捕获的特性。电除尘：利用荷电性、静电力分离。等等。§4-2粉尘粒径和粒径分布一、粉尘粒径1．

定义：在实际中，因颗粒大小、形状各异，故表示方法有所不同。一般分为两类：单一粒径：单个粒子的直径；平均粒径：粒子群的直径。（一）单一粒径球形颗粒：d=直径

单一粒径分成

投影径

非球形颗粒

几何当量径

物理当量径（1）投影径：指颗粒在显微镜下观察到的粒径。

a．面积等分径（martine），指颗粒的投影面积二等分的直线长度，其与所取的方向有关，常采用与底边平行的线作为粒径。b．定向径（feret），指颗粒投影面上两平行切线间的距离。c．长径，不考虑方向的最长径。d．短径，不考虑方向的最短径。（2）．几何当量径：指颗粒的某一几何量（面积、体积等）相同时的球形颗粒的直径。a．

等投影面积径dA：与颗粒投影面积相同的某一圆面积的直径。

b．

等体积径dV：

c．

等表面积径dS：

d．

体积表面积平均径de：颗粒体积与外表面积相同的圆球的直径。（3）物理当量径：取颗粒某一物理量相同时的球形颗粒粒径。a．

自由沉降dt：特定气体中，在重力作用下，密度相同的颗粒因自由沉降而达到的末速度与球形颗粒所达到的末速度相同时的球形颗粒的直径。b．

空气动力径da：在静止的空气中颗粒的沉降速度与密度为1g/cm3的圆球的沉降速度相同时的圆球的直径。单位c．

斯托克斯径(Stokes)dst。在层流区内（对颗粒的雷诺数Re<2.0）的空气动力径。

Vt——颗粒在流体中的终端沉降速度（m/s）d．分割粒径（半分离粒径）d50：即分级效率为50%的颗粒直径。（二）平均粒径

对于一个由大小和形状不相同的粒子组成的实际粒子群与一个由均一的球形粒子组成的假想粒子群相比，若两者的粒径全长相同，则称此球形粒子的直径为实际粒子群的平均粒径。各种方法计算的平均粒径，数值相差很大。一般顺序：d1<ds<dv<d2<d3<d4常用的单一粒径：投影径、等体积径、斯托克斯径、分割粒径dc50、空气动力学径da（是除尘技术中用得最多的）。平均粒径：中位径、众径。二、粒径分布1．定义：粒径分布是指某一粒子群中不同粒径的粒子所占的比例，亦称粒子的分散度。表示方法：

个数分布：以粒子的个数所占的比例来表示；

表面积分布：以粒子表面积表示；

质量分布：以粒子质量表示。2．常见的表示方法（1）频数分布ΔR：它是指粒径dp至（dp+Δdp）之间的粒子质量占粒子群总质量的百分数。见图a。ΔR与选取的粒径间隔的大小有关。（2）频度分布f：是Δdp=1μm时粒子质量占粒子群的或单位粒径间隔宽度时的频率分布百分数。即：

其微分定义式：由计算结果可绘出频度分布f的直方图，用粒径间隔中值可绘出频度分布曲线，见图b。最大频度的粒径dom称为众径。(3)筛下累积频率分布D/%：指小于某一粒径dp的尘样质量占尘样总质量的百分数。

反之为筛上累积分布R：D=1-R当D=R=50%时的dp叫中位径d50。由图可见，筛上分布R对dp之比为负梯度，筛下分布D对dp之比为正值。因此若已知R、D，则若粒径间隔宽度即取极限，则：即：筛上分布为减函数；筛下分布为增函数。在除尘技术中，筛上累积分布R比使用频度分布更为方便，所以，在一些国家粉尘标准中多用R表示粒径分布。3．粒径分布函数常见的分布函数

1.正态分布函数：对称2.对数正态分布：dp取对数后对称，实际大气中气溶胶、工业粉尘多服从此分布3.罗率—拉姆勒分布：破碎筛分过程多服从此分布后两者分布为非对称性的。采用某种数学函数来描述粒径分布曲线，更为应用方便。据大量数据的统计结果表明对数正态分布，正态分布以及罗辛—拉姆勒（Rosin—Rammler）分布较常用。下面介绍世界上用的较多的R—R分布。R—R分布是：

（a）(b)式中：n——分布指数；

β、β’——分布系数，并有。对(b)两端两次求对数得：以lgdp为横坐标，以lg为纵坐标，可的一条直线，其斜率为n。将中位径d50代入(a)式可求得那麽R—R函数表达式为：在R—R坐标纸上绘制的筛上累积分布曲线（R）为直线，并能方便地求出n、β’、d50等。(一)正态分布函数（1）——算术平均粒径，mdp——粒径，mδ——标准差，N——粉尘粒子的总个数。其特征数为：δ，dp。特点：图形对称，众位径dd=中位径d50=平均粒径（二）对数正态分布f～dp图形非对称，但f～lndp图形对称.将(1)式变换即为其表达式：特征数：d50，δg（几何标准差）特点：无论是质量分布，粒数分布还是表面积分布均是对数正态分布，且几何标准差相同。据d50，δg可求出平均粒径。（三）罗率—拉姆勒分布（R—R分布）表达式：（3）R—R曲线特征值：β，β’，n～lgdp是一条直线，斜率为n，截距为lgβ’，代入（3）式进而可求得R。

§4-3粉尘的物理性质一、

粉尘的结构和形状二、

粉尘的密度三、

粉尘的湿润性四、

粉尘的粘附性五、

粉尘的自燃性和爆炸性六、

粉尘的荷电性和导电性七、

粉尘的安息角一、

粉尘的结构和形状（一）

单颗粒的结构形态（1）

各向线性尺度相同的粒子（2）

平板状粒子（3）

针状粒子（二）

聚合体的形状（１）各向同长（２）线形链（三）

球形系数球形度§4-4粉尘颗粒的捕集

一、

理想气体及气体流动基本方程式（一）理想气体状态方程式（二）气体流动方程式二、

粉尘颗粒的流体阻力（一）层流区（二）紊流过渡区（三）紊流区三、粉尘颗粒的重力沉降

§4-5除尘装置的捕集效率除尘装置的捕集效率代表装置捕集粉尘效果的重要指标。有以下几种表示方法：1．总捕集效率ηT：ηT指在同一时间内净化装置去除污染物的量与进入装置的污染物量之百分比。2．除尘装置的分级捕集效率除尘装置的总除尘效率的高低，往往与粉尘粒径大小有很大关系。为了表示除尘效率与粒径间的关系，提出分级效率的概念。1．总捕集效率ηT

λ0气体流量Q0（m3/s）；污染物流量G0（g/s）；污染物浓度C0（g/m3）。出口相应的为Qe，Ge，Ce。净化装置捕集的污染物流量Gc（g/s）有

G0=Ge+Gc

∵G=CQ∴∵Q0,Qe与状态有关，∴常换算成标准状态（0℃，1.013×105Pa）下干气体流量表示，并加脚标“N”若装置不漏风，QON=QeN

实际上净化装置常有漏风，式中：k——漏风系数串联使用净化装置：设每一级的捕集效率为η1、η2、…ηn总效率：净化器的性能还可用另一指标表示：即通过率P2．除尘装置的分级捕集效率定义：指除尘装置对某一粒径dPi或粒径间隔dPi至dPi+Δdp内粉尘的除尘效率。a．

由分级效率求总除尘效率

ΔR为频数分布若分级效率以

的函数形式给出，入口粒径分布以累计分布函数（Di）或频度分布fi=fi(dp)形式给出，则有a．

由总效率求分级效率

§5-2重力沉降室重力沉降室是通过重力从气流中分离尘粒的。其结构如图所示。

一、原理：利用含尘气体中的颗粒受重力作用而自然沉降的原理。含尘气流进入沉降室后，引流动截面积扩大，流速迅速下降，气流为层流，尘粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。a．沉降速度悬浮在空气中的尘粒在重力作用下降落时，起初作加速运动，但当空气的阻力增大到使尘粒所受的合力为零时，它就开始作匀速下降，尘粒的降落速度达到最大恒定速度，该速度即为沉降速度us。层流区：雷诺数Rep≤1，对球形粒子而言：（5-2）当介质为空气时ρp>>ρ则有：

（5-3）由上式可见Vt,若dp小，则Vt就小，故小颗粒就难分离。若将雷诺数Rep=1代入，可求出尘粒沉降时的临界粒径dc。

得

代入（5-2）得：

（5-4）工业粉尘粒径大致为1—100μm，粒径小于5μm的尘粒实际沉降速度要比Stocks定律预示的大，需修正。故dp≤5μm的尘粒：us=c·us·Stocksc为修正系数，在空气中温度为20℃，压强为1atm时，

dp为μm。在其它温度下，Kc值就变化，§8-1概述一、电除尘的性能特点气体除尘从广义上来说可以分为机械方法和电气方法两大类。机械的方法包括基本上依靠惯性力和机械力回收粒子的一切方法在内，如重力沉降法、离心分离法、气体洗涤法、介质过滤法等等。电气的方法就是电除尘。它与一切机械方法的区别在于作用在悬浮粒子上的使粒子与气体分离的力。特点：1．

分离的作用力直接施之于粒子本身，这种力是由电场中粉尘荷电引起的库仑力，而机械方法大多把作用力作用在整个气体。2．

直接作用的结果使得电除尘器比其它除尘器所需功率最少，气流阻力最小。处理1000m3/h的气体，耗电0.1-0.8度，ΔP=100～1000Pa。3．

它既不象重力沉降法或惯性法那样只限于回收粗粒子，也不象介质过滤法或洗涤法那样受到气体运动阻力的限制，能回收微型范围的细小粒子。（1μm左右的）4．

除尘效率高，一般在95-99%。处理气量大，可应用于高温、高压，具有克服气体和粒子腐蚀的能力。连续操作并可自动化，故广泛应用于许多方面。5.主要缺点是设备庞大，消耗钢材多，初投资大，要求安装和运行管理技术较高。二、电除尘发展简介早在公元前600年，希腊人就知道被摩擦过的琥珀对细粒子和纤维的静电吸引作用，库仑发现的平方反比定律称为静电学的科学基础，它也是电除尘理论的出发点。威廉描述到：电能吸引由熄灭的火花产生的烟。1745年，富兰克林开始研究尖端放电，他似乎是首先研究我们现在所涉及到的发电尖端的电晕放电。最早有关烟尘电力吸引的文学叙述出自英国的宫廷内科医生威廉吉伯特，时间是1600年。1772年，贝卡利亚对于大量烟雾的气体中的放电、电风现象进行了试验以后，1824-1908年，一些人做了一些有关净化过程中烟雾、烟草中的烟等试验。1908年，柯特雷尔发表了他的第一个专利，并在赛尔拜冶炼厂电除尘成功地回收了过去很难处理的硫酸雾。后来在他的学生施密特协助下又进行了发展，为在冶金和水泥工业中迅速广泛地采用电除尘，成功地控制空气污染奠定了基础，从本世纪二十年代到四十年代开始应用于其它工业。三、电除尘的除尘过程电除尘是何种装置呢？概括而言，电除尘是利用强电场使气体发生电离，气体中的粉尘荷电在电场力的作用下，使气体中的悬浮粒子分离出来的装置。用电除尘的方法分离气体中的悬浮离子，需四个步骤：气体电离；粉尘荷电；粉尘沉集;清灰。Dust-collectionplateLHigh–voltagewireforcoronadischargeCleangashDirtygasCoronadischargealongthelengthofwireCollecteddustonplateDustremovedfromplatestohoppers2H四、除尘器的分类按结构不同可作不同的分类，现从4个方面介绍：（1）按集尘电极型式可分为管式和板式电除尘器管式：极线沿着垂直的管状集尘电极的中心线悬挂，适用于气体量较小的情况，一般采用湿式清灰方式。板式：在互相平行的板式收尘电极的中间悬挂垂直的极线。板式可采用湿式清灰方式，但绝大多数采用干式清灰方式。（2)

按气流流动方式分为立式和卧式电除尘器在工业废气除尘中，卧式板式电除尘器是应用最广泛的一种，我国1972年提出的系列化设计SHWB型就属此类。（3）按粉尘荷电区和分离区的空间布置不同分为单区和双区电除尘单区：粉尘荷电和分离沉降都在同一空间区域内进行。双区：现有一组电极使粉尘荷电，然后另一组电极供给静电力，使带电粒子沉降。典型的双区除尘器多用于空调方面。国外有将它应用于工业废气净化方面的。（4）

按沉集粉尘的清灰方式可分为湿式和干式电除尘器§8-2电晕放电

Coronadischarge一、气体的导电二、电晕的形成§8-2Coronadischarge一、气体的导电电晕是气体中电传导的若干形式之一，因此，在介绍电晕放电时，需要先简单说一说关于气体导电的基本现象。问题:气体导电、液体导电、固体导电的区别?§8-2Coronadischarge电击穿或气体放电当电极之间的电位差提高到某一点时，气体的电离和电导性就大大增加，于是从绝缘状态转变为传导状态，这种导电现象称为气体放电电晕放电只是在放电极的一小段距离内气体有强烈的电击穿,放电时在电极周围的空气完全电离；火花放电是在放电极和集尘极之间有若干狭窄的电击穿,放电时电极间的空气完全电离。§8-2Coronadischarge在电晕中产生离子的主要机制是由于气体中的自由电子从电场中获得能量，和气体分子激烈碰撞，使电子脱离气体分子，结果产生带阳电荷的气体离子并增加了自由电子，这种现象称为电离。要产生电离，碰撞电子必须具有一定的最小能量，成为电离能量，其数值根据被撞出的分子或原子来决定。电子除了有强大的电离能力外，还具有可以附着在许多中分子和原子上形成阴离子的性质。显然，在任一距离内净剩的电子数是由电离所造成的电子数和因附着而损失的电子数之差。§8-2Coronadischarge电子附着对保持稳定的阴电晕是很重要的。因为气体的迁移速度是自由电子的1/100，如没有电子附着而形成的大量阴离子，则迁移速度高的自由电子就会迅速流至阳极，这样便不能在电极之间形成稳定的空间电荷。差不多在达到电晕始发电压时就会发生火花放电。在没有电子附着的情况下，如某些气体N2、H2等，在很纯的情况下，完全不能由电子附着形成阴离子，就只能采用阳电晕。因为阳电晕中的电流载体是速度比较小的阳离子。气体放电可分为自持的和非自持的两类。自持的是指放电仅靠电位来维持，不需要外来的电离方法。电晕放电是自持的一种。非自持的则受外界电离剂的作用。§8-2Coronadischarge二、电晕的形成如果在曲率很大的表面（如一尖端或一根细线）和一根管子或一块板之间有电位差，当电位差增大到一定值时，如达到一个临界值,则能形成非均匀电场而产生电晕放电。虽然交流电压也能产生电晕，但交流电晕使荷电粒子产生摆动运动，而直流电晕则产生把离子驱向收尘电极的稳定的力，所以电除尘通常都是单极放电。电除尘中所采用的单极性电晕是在放电电极和收尘电极间形成的稳定的自发发生的气体放电，电离过程局限在放电电极邻近的强电场中的辉光区或邻近辉光区的地方，如下图所示：§8-2Coronadischarge§8-2Coronadischarge电晕分类:

根据电极极性的不同，电晕有阳电晕与阴电晕之分。当放电电极和高压直流电源的阴极连接时，就产生阴电晕。阳电晕或阴电晕的存在有两个主要条件：1）在电晕电极附近必须有充足的电离源；

2)在电离区发射出的离子必须能在电晕外区生成有效的空间电荷(一)电晕形成机理1．

阴电晕形成机理在电晕线周围,发生“电子雪崩”的积累过程,在强电场区域以外，电子逐渐减慢到小于碰撞电离所必需的速度，并附着在气体分子上形成气体离子。阴电晕：形成只是在很大的电子亲和力的气体或混和气体中有可能。外观：在放电电极周围有一连串光点或刷毛状辉光。2.阳电晕形成机制靠近阳极的放电极线的强电场空间内，自由电子和气体分子碰撞形成电子雪崩过程。这些电子向着极线运动，而气体阳离子则离开极线向强度逐步降低的电场运动，成为电晕外区空间内的全部电流。外观：比较光滑，均匀的，蓝色的亮光包着整个放电电极表面，这种电离过程有扩散性质。§8-2Coronadischarge(二)电晕起始电压

1.定义

2.电晕起始电压计算公式

3.影响因素

(1)电晕起始电压随电极的几何形状而变化

(2)气体组成的影响

(3)温度和压力的影响(二)电晕起始电压1.定义:

电晕起始电压指开始发生电晕放电时的电压，也称临界电压，与之相应的场强称为电晕起始场强或临界场强。在电除尘器中，影响电晕起始电压的各因素和电晕放电时的电压—电流关系具有重要的意义，而电除尘器的电压—电流关系取决于电极的几何形状、气体的组成和状态、已沉降的粉尘层厚度和性质及悬浮粉尘的浓度和粒径等。2.电晕起始电压计算公式现在推导管式电除尘器中电压与场强的数学关系。近似把电晕线看成无数长的均匀带电直线，电荷线密度为λ（库仑/米），假想两电极间没有电晕电流，即不存在空间电荷，又高斯定理可知，在管式电除尘器中距电晕线距离为r处的场强为

ξ0为真空中的介电系数，ξ0=8.85×10-12库仑2/牛顿·米2而任一点的场强等于该点的电位梯度的负值，即

----------（8-2）通过积分变换得：

---------（8-3）上式为任一点场强与电压的关系式中：V——电压；r——半径（距电晕线的距离r）；a——电晕线半径；b——集尘管半径。（8-3）式表明在电晕开始发生之前，管式电除尘器中任一点的场强Er随极间电压V的升高，据电晕线的距离的减小而增大。当r=a在电晕线表面上时，Er达最大。电晕开始发生所需的场强取决于几何因素及气体的性质。皮克（peek）通过大量实验研究，提出了计算在空气中电晕起始场强的经验公式：

（V/m）（8-4）P0、T0为标况下的大气压（1atm）和温度（298K）；

T、P为运行状况的温度和空气压力；f为导线光滑修正系数，一般0.5<f≤1，清洁的光滑导线f=1，实际中所遇到的导线可取f=0.6-0.7；式中正负号视电晕极性而定，正电晕取正号，负电晕取负号。当r=a时，由（8-3）式得代入（8-4）得电晕起始电压计算式（线管式）：（伏）（8-5）板式电除尘器：式中：c——两个电晕极之间的半径，m；a——电晕极半径，m；b——电晕极到集尘极的距离。3.影响因素(1)电晕起始电压随电极的几何形状而变化，线愈细，电晕起始电压愈低。(2)气体组成的影响气体组成决定着电荷载体的分子种类。不同的气体，电子附着形成负离子的过程是不同的。

(3)温度和压力的影响气体组成不同，电压—电流特性曲线有明显不同。正电晕：运行电压宽，Vc低，击穿电位高，除尘中应用广泛。负电晕：小型，空调用。

电压—电流特性曲线气体组成对电压—电流特性的影响时由于混合气体中每种组分俘获电子的概率和迁移率不同而至。某一气体离子的迁移率Ki按下式定义：u0——该离子的平均运动速度，m/s；E——场强，V/m。工业废气主要是混合气体，电子附着取决于每次碰撞的概率合各组分的浓度，混合气体对电子的亲合力总和可利用其中各组分碰撞次数来表示。同时可以利用混合气体各组分的迁移率来确定气体混合物的当量迁移率。在这里说明一下，离子活度（浓度）高，离子速度大，电晕电流也就较大。由于其它因素的抵消影响，这些关系并不直接成比例，虽然可以针对气体组成施加一些措施（如高电压等）对除尘器的性能改善有利，但在工业中很少采用改变气体组成的方法，而常用控制放电极尺寸或其它几何特性的方法改变电压—电流曲线。(3)温度和压力的影响气体的温度和压力既能改变电晕起始电压，又能改变电压—电流关系。气体的温度和压力的第一种影响：改变气体密度，使电子平均自由程改变，也就改变为使电子加速到电离所需的速度时所必需的场强。实验表明，压力升高，温度降低，气体密度增加，电晕起始场强增高，电晕起始电压增高。第二种影响：改变电荷载体的有效迁移率，从而改变电压—电流特性。以下三种方式均可使有效迁移率增大：a.温度，场强不变，减小气体密度；b.气体密度，场强不变，提高温度；c.温度，气体密度不变，增大场强。§8-3电场电除尘器的电场是由于在一对电极间施加了高电压和在两电极的空间区域中存在由离子和荷电粒子构成的空间电荷而引起的。若没有电晕电流，则电场仅取决于供电压部分和除尘器的几何尺寸。电场影响着所要捕集的尘粒的荷电荷作用在已荷电的尘粒上的力的大小，故在除尘过程中起重要作用。在上一节由理论推导出了管式电除尘器在任一点的场强（8-3式）：（该式在假定电晕电流为0时推导出来的）当供电电压超过电晕起始电压时，两极间存在的空间电荷就会使电场分布改变。在集尘极附近的负电荷因空间电荷的斥力，加上静电场的作用会被加速，使集尘极附近的电场增加。电晕极附近的负离子或电子会被空间电荷排斥回来，因而，在电晕极附近电场消失。有电晕电流时的场强计算A.任一点场强E(r)的表达式：

正负号视电晕极极性而定（正电晕取正）一般皆用负电晕。故取负。在集尘电极表面r=b时，有电晕电流时的电压计算一般情况下，电除尘器的捕集效率随电晕电流的增大而提高，这主要是由于它影响场强的缘故，在粉尘荷电过程中起重要作用的电场是电晕外区空间中的平均场强E0。而集尘电极附近的场强（集尘电场强度Ep）影响着已荷电粒子的捕集效率。空间平均场强和集尘电场强度之积E0Ep在电晕线尺寸和集尘电极直径已定时，随电晕电流增大而增大，与粉尘荷电有关的其它因素将在后面讨论。§8-4粉尘荷电电除尘过程的基本要求就是：相同条件下荷电速度快，荷电量大。在电除尘器中粒子荷电是由于气体离子和气溶胶粒子碰撞，离子附着在粒子上而形成。有两种作用机制：（1)

离子在电场作用下沿电力线作有规则运动，与粒子碰撞使粒子荷电，称之为电场荷电。（2）由于离子的不规则热运动而与粒子碰撞以致粒子荷电，称之为扩散荷电。两种荷电同时起作用，就大部分实用的电除尘器中处理的粒度范围来看，电场荷电较重要。1前言

电子束烟气脱硫脱氮技术是一项物理与化学紧密结合的高新技术，国外70年代初期就开始了探索研究。日本荏原制作所在1970年即开始研究电子束法脱除烟气中的SO2与NOx，1973年建成模拟气体和重油燃烧烟气的小试装置；随后研究证明了电子束照射法可同时脱硫和脱氮；经中试研究进一步掌握了实际设备所需的各项定量参数，长期运转中试设备的可靠性，并能适应严格的环保标准规定。对副产品的硫酸铵(含极少量硝酸铵)进行的植物裁培试验表明：脱硫副产品具有与销售氮肥相同的质量，对植物的发育无不良影响。至此，电厂烟气电子束脱硫工业性试验的条件已完全具备。

在我国，该技术作为“七五”期间国家重点科技攻关项目，以上海原子能研究所为主曾作过小型试验，至今仍有一些院校在不断深入研究。鉴于合作建设SO2脱除装置在我国很有必要性，同时开发新的脱硫工艺技术又是电力工业发展所必需，在国家计委和原电力工业部的推进和领导下，1995年初决定由四川省电力局与荏原制作所合作建设电子束脱硫示范装置。1998年5月，中日合作成都电厂EBA示范项目通过了验收与技术鉴定。该装置烟气处理量30×104m3/h，为目前世界上建成并投运的最大规模的工业装置。2电子束脱硫工艺原理脱硫、脱硝主要机理：（1）游离基的生成：燃煤排烟由氮、氧、水蒸汽、CO2等主要成分及SO2、NOx等微量有害成分构成。当电子束照射烟气时，电子束能量大部分被烟气中的氮、氧、水蒸汽所吸收，从而生成富有反应活性的游离基(OH基、O原子、HO2基、N基)：

N2、O2、H2O→OH、O、HO2、N

（2）SO2与NOx的氧化：烟气中的SO2与NOx,，与因电子束照射而生成的游离基进行反应，分别氧化成硫酸（H2SO4）与硝酸（HNO3）：

SO2HSO3HSO4

SO2SO3HSO4

NOHNO2HNO3

NONO2+OH

NONO2HNO3OHOHOOHH2OOOHOHO2（3）硫酸铵与硝酸铵的生成：已生成的硫酸和硝酸再与电子束照射以前喷入的氨(NH3)进行中和反应，分别生成硫酸铵[(NH4)2SO4)和硝酸铵(NH4NO3))的粉状微粒，若有尚未反应的剩余的SO2和NH3时，可分别在上述微粒表面进一步进行热化学反应，从而SO2和NH3的一部分会生成硫酸铵、硝酸铵：

H2SO4+2NH3→(NH4)2SO4

HNO3+NH3→NH4NO3

SO2+2NH3+H2O+1/2O2→(NH4)2SO4

从电子束照射到硫酸铵、硝酸铵生成所需的时间极短，仅约1秒。

3电子束脱硫工艺流程

该项技术的工艺流程（见图1）由排烟冷却、氨的喷入，电子束照射与副产品收集等工序组成。图1电子束脱硫工艺流程4电子束脱硫工艺特点(1)电子束透过力、贯穿力强，经屏蔽后可在反应室内集中供给高能量辐照烟气。反应速度快、时间短；

(2)在同一反应室内同时脱硫与脱硝；

(3)为干法过程，无废水排放；

(4)生成的副产品可作农用氮肥，无固体废弃物；

(5)对烟气条件的变化适应性强；

(6)实现了自动控制，操作较简便。5EBA示范项目技术经济指标（1）烟气量：30×104m3/h，从华能成都电厂200MW机组670t／h锅炉烟气抽取。（2）主要技术参数(设计值)：入口烟气SO2浓度（最大）5148mg/m3

入口烟气NOx浓度680mg/m3

入口烟气烟尘浓度390mg/m3

脱硫效率80％脱氮效率10％电耗量1900kWh／h

水耗量16t／h蒸汽耗量2t／h

出口烟气氨浓度(即反应剩余浓度)<76mg／m3（3）电子束发生装置主要参数：直流高压电源800kV×l000mA

电子加速器800kV×400mA×2（4）环境监测主要数据：烟气量29.6×104m3／h

入口烟气SO2浓度3025mg/m3

入口烟气NOx浓度464mg/m3

出口烟气SO2浓度360mg/m3

出口烟气NOx浓度382mg/m3

脱硫率86.8％脱氮率17.6％出口烟气氨浓度7.0mg/m3

（5）消耗量均在设计值以内。（6）副产品含氮量分析：N含量=19.34％。（7）反应屏蔽室周围X射线强度：电子束发生装置在800kV×400mA×2额定工况运行时，经由法定检测单位测试为0.1～0.2μSV/h，低于国家标准中允许X线强度不大于0.6μSV/h(公众标准)的规定。（8）建设费用(含脱硫界区范围内原有建筑物拆迁费用)9,430万元，低于国家计委批复的预算控制数10,400万元。按烟气处理量30×104m3/h，对应于90MW发电能力，则单位建设投资约1000元／kW（9）运行费用经测算约为900万元，扣除副产品销售收入后为630万元。每kwh电的脱硫费用约为0.013元，每吨SO2除去的费用约为1000元。6运行状况与应用分析运行状况：中日合作成都电厂EBA示范装置投运以来，运行状况达到预期效果。以1998年5月22日~5月24日平均值为例，烟气量30.0833×104m3/h，烟气入口SO2浓度4358mg/m3

，出口526mg/m3

，脱硫率88％。副产品养分(即含氮量)为18％~20％，经检测副产品重金属含量远低于农用粉煤灰重金属含量国家标准。植物盆裁与农田试验的初步结果表明：该副产品对种子发芽和作物生长均无不良影响，其肥效与等氮量的尿素、硫酸铵相当。因其含有硫素营养，对缺硫土壤和需硫量高的作物更为适宜。副产品作为复合肥生产原料已投放市场，可全部农业应用。二、粉尘层的导电机制工业粉尘导电方式有两种:本体导电：取决于粉尘和气体的温度及组成。在高温时（约大于200℃），导电主要通过粉尘本体内部的电子或离子进行。在本体导电占优势的温度范围内，粉尘比电阻称为容积比电阻。表面导电：在较低温度下，气体中存在的水分或其它化学调节剂被尘粒表面吸附，因而导电主要是沿尘粒表面所吸附的水分和化学膜进行的，在导电沿尘粒表面进行的温度范围内，粉尘比电阻称为表面比电阻。。三、比电阻对电除尘器运行的影响沉积在集尘电极上的灰尘的比电阻对电除尘器能否有效地运行有显著的影响，比电阻过高或过低都会大大降低电除尘器的除尘效率，适宜的范围是从103～104Ω·cm～2×1010Ω·cm。1．比电阻过低如果灰尘的比电阻小于103～104Ω·cm，形成在集尘电极上跳跃的现象，最后可能被气流带出电除尘器。用电除尘器处理各种金属粉尘和石墨粉尘、炭黑粉尘都可以看到这一现象。解决途径：采取在电除尘气后面串联旋风除尘器的办法来解决。２．

比电阻过高当灰尘的比电阻超过1010Ω·cm，电除尘器的性能就随着比电阻的增加而下降。主要是由于比电阻过高，容易形成反电晕现象，使电除尘器的效率降低。j-+V

比电阻过高时模拟电路图四．改变粉尘比电阻的方法当粉尘比电阻较高时，可选用的解决方法：①

设计成比正常情况更大的除尘器，以适应较低的沉降率或改变供电方式（包括脉冲电压、较高的高强电场分组、快速打火熄火回路）。②

采用新型除尘器结构。③

对烟气进行调节，降低比电阻，尽可能使电极保持清洁。§8-8电除尘器的供电电除尘器只有在良好的供电情况下，才能获得较高的除尘效率。供电装置输出电压的高低、电压的波形和稳定性及供电分组等都是影响效率的因素。重要的电参数：电晕电流密度、有效电晕功率、电压水平。一、供电电压、电流和功率的影响供电电压、电流和功率对电除尘器效率的影响可以归结为对粉尘驱进速度ω的影响对管式用直流供电的电除尘器：ω和电晕电流的关系：

i—电晕电流线密度，即单位长度电晕线上的电晕电流；

μ—气体粘度；K—离子迁移率；dp—尘粒粒径；

c—常数。当i较大时，2i/K>>c，i越大，驱进速度越大，除尘效率越高。对板式电除尘器：电流i加一修正系数α，当供电不是直流时，i可取电流的时间平均值iav。粉尘驱进速度ω与供电的关系可表示为粉尘驱进速度ω与供电电压的函数关系：

β——常数；

Vp——电压峰值；

Vai——电压平均值。此式表明，要得到高的除尘效率，可以提高峰值电压和平均电压。如采用脉冲等。

决定电压波形的因素

粉尘比电阻、粉尘浓度、除尘器大小、高压供电分组数目、线路的稳定性。一、电晕电流密度和电晕功率1．

电晕电流密度电晕电流密度应维持高的水平以达到最大的驱进速度，影响电流电晕电流密度的因素：①

气体的组成（温度、压力）②

粉尘比电阻③

颗粒的空间电荷效应④

集尘面积⑤

高压装置的类型和设计及控制⑥

振打效率⑦

电极对中的准确性

大部分电除尘器，电晕电流密度在0.05-1.0mA/m2。２．

电晕功率电晕功率

Vp为最高电压；Vm为最低电压。比电晕功率：每分钟处理1000英尺3实际状态气体所耗的功率（W）。变压：50-500W(1000英尺3分)-1§8-9电除尘器的选择设计和应用一、电除尘器的选择和设计1．

电除尘的选择①

烟尘和烟气的来源和生产过程；②

烟尘粒度大小的分布；③

烟尘浓度；④

烟尘成分和结构；⑤

现场实际的烟尘比电阻；⑥

总烟量；⑦

烟气的压力、温度和成分；⑧

烟气和烟尘的腐蚀性。2．电除尘的设计

（1）收集资料（2）确定有效驱进速度（3）集尘极板面积（4）其它辅助设计内容（1）收集资料根据以上各节的讨论，可以归纳选择和设计除尘器时的主要参数。①

要求的除尘效率或除尘的进出口含尘浓度，；②

烟气和烟尘的性质及回收价值③

设备材料的供应情况及价格（2）确定有效驱进速度影响有效驱进速度的因素如下：

a．粒径dp：在除尘效率一定时，粒径较大，则所需单位集尘极板面积（A/V）减小，有效驱进速度可取高点；反之可取小点。

b．除尘效率：除尘效率降低则有效驱进速度增加；除尘效率增加则有效驱进速度降低。

c．比电阻：比电阻降低则有效驱进速度增加；比电阻增加则有效驱进速度降低。测得允许的电晕电流密度值减小，尘粒的荷电量减小，荷电时间增大，故可取小的驱进速度。

d．二次扬尘（3）集尘极板面积按多依奇方程式计算。注意：板式除尘的有效集尘面积是指电晕放电空间的收尘电极的净当量面积。（4）其它辅助设计内容气流速度v：指总的气体流量和通道截面积计算而得的平均气速。降低气速，效率可以提高，但低到一定程度，有效驱进速度却随之